amidon dextrinmaltozăglucoză

Experiment video „Hidroliza acidă a celulozei”

Reacții de esterificare

Celuloza este un alcool polihidroxilic, există trei grupe hidroxil pe unitate de celule a polimerului. În acest sens, celuloza se caracterizează prin reacții de esterificare (formare de esteri). Reacțiile cu acidul azotic și anhidrida acetică sunt de cea mai mare importanță practică. Celuloza nu produce o reacție de „oglindă de argint”.

1. Nitrare:

(C6H7O2(OH)3) n + 3nHNO3 H 2 ASA DE4(conc.)→(C6H7O2(ONO2)3) n + 3 nH2O

piroxilină

Experiment video „Pregătirea și proprietățile nitrocelulozei”

Fibra complet esterificată este cunoscută sub numele de praf de pușcă, care, după o prelucrare corespunzătoare, se transformă în praf de pușcă fără fum. În funcție de condițiile de nitrare, se poate obține dinitrat de celuloză, care în tehnologie se numește coloxilină. Este, de asemenea, folosit la fabricarea prafului de pușcă și a propulsoarelor solide pentru rachete. În plus, celuloidul este fabricat din coloxilină.

2. Interacțiunea cu acidul acetic:

(C6H7O2(OH)3) n + 3nCH3COOH H2SO4( conc. .)→ (C6H7O2(OCOCH3)3) n + 3nH2O

Când celuloza reacţionează cu anhidrida acetică în prezenţa acizilor acetic şi sulfuric, se formează triacetilceluloză.

triacetilceluloza (sau acetat de celuloză) este un produs valoros pentru fabricarea foliei ignifuge șimătase acetat. Pentru a face acest lucru, acetatul de celuloză este dizolvat într-un amestec de diclormetan și etanol, iar această soluție este forțată prin matrițe într-un curent de aer cald.

Și matrița în sine arată schematic astfel:

1 - soluție de filare,
2 - mor,
3 - fibre.

Solventul se evaporă, iar fluxurile de soluție se transformă în cele mai fine fire de mătase acetat.

Vorbind despre utilizarea celulozei, nu se poate să nu spună că o cantitate mare de celuloză este consumată pentru producerea diferitelor hârtie. Hârtie- Acesta este un strat subțire de fibre de fibre, lipit și presat pe o mașină specială de fabricat hârtie.

Amidonul și celuloza sunt polimeri larg cunoscuți. Ele sunt exprimate prin aceeași formulă (C6H10O5) n și conțin glucoză ca monomer. Dar, în ciuda acestor asemănări, cele două substanțe sunt diferite în multe privințe.

Informații generale

Amidon– polizaharidă. Cunoscut ca produs alimentar sub formă de pulbere albă. Amidonul este obținut din plante care îl pot acumula ca componentă nutritivă de rezervă. O astfel de plantă este, de exemplu, cartofii.

Amidon

Celuloza este, de asemenea, o polizaharidă. Această substanță este un element important în structura membranelor celulare. De exemplu, lemnul și bumbacul sunt bogate în celuloză.

Comparaţie

Structura

Ambele substanțe conțin unități de glucoză care se repetă. Dar diferența dintre amidon și celuloză este modul în care aceste legături sunt orientate în spațiu. În amidon, componentele constitutive sunt orientate într-o singură direcție. Aceasta înseamnă că există conexiuni alfa între ele. Fiecare verigă din structura celulozei este rotită către vecinul său, ca într-o imagine în oglindă, adică la 180 de grade. Acesta este modul în care se formează legăturile beta.

Numărul de unități din moleculele celor două substanțe este diferit. Celuloza are mult mai multe. În plus, amidonul are două structuri moleculare: liniară și ramificată. Celuloza are doar o structură moleculară liniară, deci formează fibre.

Proprietăți

Pudra de amidon este moale, fara un gust anume. Are o structură granulară care poate fi văzută la microscop. Când frecați pulberea între degete, se aude un scârțâit. Modul în care se comportă amidonul în apă depinde de temperatura acesteia. La rece nu se va dizolva, la cald se va umfla si se va transforma intr-o pasta. Când iodul este adăugat în amidon, are loc o reacție care transformă amidonul în albastru.

Celuloza este solidă. Nu se dizolvă în apă. Aceasta este o substanță destul de stabilă, care poate rezista la încălzire până la 200 ºC. Este inflamabil. Spre deosebire de amidon, celuloza se caracterizează prin formarea de legături puternice de hidrogen între moleculele sale, asigurând rezistența mecanică a substanței.

Aplicație

Amidonul este un produs digerabil de organismul uman. Este prezent în pâine și paste, cereale, maioneză și multe altele. Amidonul este necesar ca agent de îngroșare în prepararea jeleului și a sosurilor. În medicină, multe unguente, pulberi și preparate de tablete sunt, de asemenea, produse folosind amidon. Această substanță își găsește utilizarea și în viața de zi cu zi. Deci, un guler amidonat va arăta mult mai impresionant. Și cu ajutorul pastei de amidon, puteți fixa eficient tapetul pe perete sau puteți face papier-mâché.

Care este diferența dintre amidon și celuloză? Deoarece celuloza poate fi digerată doar de unele animale, este nepotrivită pentru alimentația umană. Dar dacă nu se pot crea absolut nimic durabil din amidon, atunci celuloza este un material indispensabil pentru fabricarea multor articole extrem de necesare. Acestea includ, de exemplu, hârtie, țesături, frânghii. Lemnul care contine celuloza este un material de constructie foarte cautat.

Amidonul este o pulbere amorfă cu o crosta caracteristică (amidon de cartofi), insolubilă în apă în condiții normale. Când boabele de amidon ajung în apă fierbinte, elese umflă, cochilia lor se rupe și se formează o soluție coloidală.

Celuloza este o substanță fibroasă albă care este insolubilă în apă. Spre deosebire de amidon, celuloza nu reacționează deloc cu apa, chiar și atunci când este fiartă. Celuloza pura se gaseste in viata noastra sub forma de vata.

Structura moleculelor de amidon si celuloza

Cea mai simplă formulă a amidonului (celuloză și) este (C 6 H 10 O 5) n . În această formulă valoarea n - de la câteva sute la câteva mii. Deci, amidonul este un polimer natural format din unități structurale care se repetă în mod repetat C 6 H 10 O 5 . Este format din două tipuri de molecule. Din acest motiv, amidonul este considerat chiar un amestec de două substanțe - amiloză și amilopectină. Amiloza (20% din ea în amidon) are molecule liniare și este mai solubilă. Moleculele de amilopectină (80%) sunt ramificate și este mai puțin solubilă în apă. Aceste molecule diferă și prin greutatea moleculară relativă: pentru moleculele liniare (amiloză) ajunge la sute de mii, pentru moleculele ramificate (amilopectina) - câteva milioane.

Cele mai simple și moleculare formule ale celulozei sunt similare cu cele ale amidonului. Evident, având aceeași compoziție, aceste substanțe diferă semnificativ în proprietăți. Comparativ cu amidonul, celuloza are o greutate moleculară relativă mai mare. Motivul pentru care celuloza este puternică și insolubilă este că are o structură tridimensională. Cu toate acestea, celuloza nu numai că nu are o structură tridimensională, dar nici nu are o structură ramificată. Dar acesta este motivul pentru care moleculele de celuloză sunt puternice, deoarece au o structură liniară, iar macromoleculele individuale sunt aranjate strâns împreună într-o manieră ordonată. Ca rezultat, puterea interacțiunii intermoleculare între macromoleculele individuale crește semnificativ. Între macromolecule de celuloză ordonate se stabilesc numeroase legături de hidrogen: atomii de oxigen ai grupărilor hidroxil ale unei molecule interacționează electrostatic cu atomii de hidrogen ai grupărilor hidroxil ale altei molecule. Din același motiv, celuloza formează fibre puternice, ceea ce nu este tipic pentru amidon. Între timp, în amidon, majoritatea moleculelor au o structură ramificată, deci există posibilități de... mai puține legături de hidrogen.

Moleculele de amidon sunt formate din reziduuriα -glucoza, iar celuloza - din resturile de moleculeβ -glucoza Acesta este si motivul diferentelor in proprietatile chimice ale amidonului si celulozei:

Amidon

Celuloză

Proprietățile chimice ale amidonului și celulozei

1. Complexarea amidonului cu iod.

Proprietatea amidonului de a forma o culoare albastră cu iodul este folosită ca reacție calitativă pentru detectarea amidonului. În principal, amiloza reacționează cu iodul, formând un compus colorat. Molecula de amiloză sub formă de spirală înconjoară moleculele de iod, iar în jurul fiecărei molecule de iod există șase reziduuri de glucoză. Încălzirea distruge un astfel de complex și culoarea dispare.

2.Hidroliza.

Zaharoza este caracterizată printr-o reacție de hidroliză. Aceeași proprietate este inerentă amidonului. Când amidonul este fiert mult timp în prezența unui acid (cel mai adesea sulfat), moleculele sunt supuse hidrolizei. Mai mult decât atât, produsul final al hidrolizei este numaiα -glucoză. Cu toate acestea, procesul de hidroliză are loc în etape cu formarea produselor intermediare de hidroliză. Procesul de hidroliză în etape poate fi exprimat în următoarea schemă:

Celuloza are o proprietate similară. Cu toate acestea, hidroliza celulozei are loc în condiții mai severe, iar produsul final al hidrolizei esteβ-glucoza.

Produșii intermediari ai hidrolizei celulozei nu prezintă un interes deosebit, așa că pot fi omiși și ecuațiile de reacție pot fi rezumate:

3. Descompunere termică.

Când lemnul este încălzit la o temperatură ridicată fără acces la aer, se eliberează o cantitate destul de mare de produse. Pe lângă carbon și apă, se formează produse lichide, inclusiv alcool metilic (de aceea se numesc alcool de lemn), acetonă și acid acetic.

4. Esterificare.

Deoarece reziduurile de glucoză care alcătuiesc celuloza rețin grupări hidroxil, aceasta este capabilă să reacționeze prin esterificare cu acizi.

Fiecare unitate de celuloză conține trei grupe hidroxil. Toți pot intra în reacții de formare a esterilor. În formula obișnuită a celulozei, aceste grupări hidroxil sunt separate după cum urmează:

Cei mai importanți sunt esterii de celuloză cu acid nitrat (nitroceluloză) și acid acetic (acetilceluloză).

Aplicarea amidonului

Amidonul este principalul carbohidrat din alimentele noastre; Ca și grăsimile, nu este direct absorbită de organism. Hidroliza amidonului sub acțiunea enzimelor începe în gură la mestecarea alimentelor și continuă în stomac și intestine. Formată ca urmare a hidrolizei, glucoza este absorbită în sânge și intră în ficat și de acolo în toate țesuturile corpului. Excesul de glucoză este stocat în ficat sub formă de glicogen carbohidrat cu greutate moleculară mare, care este din nou hidrolizat în glucoză pe măsură ce este consumat în celulele corpului.

Pentru a produce glucoză, amidonul este încălzit cu acid sulfuric diluat timp de câteva ore. Când procesul de hidroliză este finalizat, acidul este neutralizat cu cretă, precipitatul rezultat de sulfat de calciu este filtrat și soluția este evaporată. Când este răcită, glucoza cristalizează din soluție.

Dacă procesul de hidroliză nu este finalizat, rezultatul este o masă dulce groasă - un amestec de dextrine și glucoză - melasă.

Dextrinele, extrase din amidon, sunt folosite ca lipici. Amidonul este folosit pentru amidonarea lenjeriei, atunci când este încălzit cu un fier de călcat, se transformă în dextrine, care lipesc fibrele țesăturii și formează o peliculă densă care protejează țesătura de contaminarea rapidă. În plus, acest lucru face următoarea spălare mai ușoară, deoarece particulele de murdărie asociate cu dextrinele sunt mult mai ușor de spălat cu apă.

Amidonul este folosit pentru a produce alcool etilic. În timpul acestui proces, este mai întâi hidrolizat de o enzimă conținută în malț, iar apoi produsul de hidroliză este fermentat în prezența drojdiei în alcool.

Alcoolul etilic, care este utilizat pentru nevoi industriale (sinteza cauciucului), este produs sintetic din etilenă și hidroliza celulozei.

Aplicații ale celulozei

Datorită rezistenței sale mecanice, celuloza din lemn este folosită în construcții; Sub formă de materiale fibroase (bumbac, in, cânepă), este folosit pentru a face fire, țesături și frânghii. Celuloza izolată din lemn (liberă de substanțele însoțitoare) este folosită pentru fabricarea hârtiei.

Esterii de celuloză sunt utilizați pentru fabricarea de nitrovernis, peliculă, colodion medical, fibre artificiale și explozivi.

Amidonul și celuloza sunt cei mai importanți reprezentanți ai polizaharidelor

Lecție de utilizare a tehnologiei de dezvoltare
gândire critică nota 10

Tehnologia de dezvoltare a gândirii critice prin citire și scriere permite elevilor să dezvolte gândirea critică atunci când își organizează munca cu diverse surse de informații (în special texte scrise, paragrafe de manual, videoclipuri, prelegeri ale profesorului). Elevii sunt motivați să învețe materiale noi prin implicarea lor în stabilirea de obiective și reflecție independentă, precum și prin organizarea muncii independente colective, pereche și individuale în clasă. Utilizarea acestei tehnologii face posibilă luarea în considerare a caracteristicilor individuale ale intereselor cognitive ale elevilor și formarea tuturor în zona de dezvoltare proximă*.

În conformitate cu această tehnologie, procesul de învățare constă din trei etape. În primul rând - etapa de apel ; constă în actualizarea și rezumarea cunoștințelor existente pe tema studiată, trezirea interesului pentru aceasta și motivarea elevilor pentru activități de învățare activă.

În a doua etapă - etapele de înțelegere – sarcinile sunt diferite: obținerea de informații noi, înțelegerea acestora și raportarea lor la cunoștințele proprii.

Stadiu final - stadiu de reflecție și reflecție, implicând o înțelegere holistică, însuşire și generalizare a informațiilor primite, dezvoltarea propriei atitudini față de materialul studiat, identificarea a ceea ce încă nu a fost învățat - întrebări și probleme pentru continuarea lucrărilor („nouă provocare”), analiza întregului proces de studiind materialul.

Ce face această tehnologie pentru studenți? În primul rând, crește responsabilitatea pentru calitatea propriei educații. În al doilea rând, își dezvoltă abilitățile de lucru cu texte de orice tip și cu cantități mari de informații. În al treilea rând, sunt dezvoltate abilitățile creative și analitice, precum și capacitatea de a lucra eficient împreună cu alți oameni.

Tehnologia de dezvoltare a gândirii critice este cea mai eficientă atunci când studiați materiale din care poate fi compilat un text educațional interesant. Există mai multe forme (strategii) posibile de utilizare a acestei tehnologii: „Citirea unui text cu note”, „Completarea unui tabel de ZKH (știu, vreau să știu, am aflat)”, „Zigzag”, „Prelecție avansată ”.

Aspecte pozitive ale tehnologiei propuse: dobândirea independentă de cunoștințe, înțelegerea propriilor activități în procesul educațional, creșterea responsabilității elevilor. O lecție cu drepturi depline se obține cu o lecție dublă. Este posibil să organizați o lecție practică și să studiați material nou. Dificultatea constă în ritmul inegal de citire și formatare a lucrărilor scrise de către elevi.

Obiectivele lecției. Rezumați cunoștințele elevilor despre clasificarea carbohidraților și diferențele dintre polizaharide și monozaharide; studiază caracteristicile structurale, apariția în natură, proprietățile fizice și chimice ale amidonului și celulozei în comparație; luați în considerare rolul biologic al polizaharidelor.

ÎN CURILE CURĂRILOR

Etapa de apel

Profesor. În lecțiile anterioare, ați studiat clasificarea carbohidraților și ați examinat în detaliu caracteristicile monozaharidelor. Astăzi trebuie să studiezi structura, apariția în natură, proprietățile fizice și chimice ale polizaharidelor. Dar mai întâi, să ne amintim principalele diferențe dintre polizaharide și monozaharide. În acest scop, vi se cere să finalizați un test.(Fișele cu testul sunt așezate în prealabil pe mesele elevilor.)

Test

Selectați dintre afirmațiile date numai pe cele care sunt adevărate:

I v a r i a n t – pentru monozaharide;

Opțiunea II – pentru polizaharide.

1. Reprezentanții lor sunt glucoza, fructoza, galactoza, riboza, deoxiriboza.

2. Reprezentanții lor sunt amidonul, glicogenul, dextrinele, celuloza, chitina.

3. Moleculele sunt formate din multe grupuri identice de atomi care se repetă.

4. Ele sunt împărțite în trioze, tetroze, pentoze și hexoze.

5. Au o formulă generală (C 6 H 10 O 5) n .

6. Masa molară este mică și de obicei nu depășește câteva sute de g/mol.

7. Masa molară este mare și poate ajunge la câteva milioane de g/mol.

8. Nu suferă reacții de hidroliză.

9. Capabil de hidroliză.

10. Reziduurile din moleculele unora dintre ele fac parte din nucleotidele ADN și ARN.

Elevii susțin testul și apoi se verifică între ei în perechi.

Etapa de concepție

Profesorul cere elevilor 20 de minute. bazat pe manualul lui O.S Gabrielyan „Chimie. Clasa a X-a” (M.: Gutarda, 2004) lucrarea prin text - § 24, p. 206–210, folosind semne speciale de creion:

„V” – știu asta;

„+” – informații noi;

„–” – informații care contrazic cunoștințele mele;

"?" – informații care necesită explicații;

"!" - asta este interesant.

Elevii lucrează în grupuri de câte 3-4 persoane, fac schimb de opinii cu privire la problema studiată, se ajută reciproc să depășească dificultățile care apar, făcând explicațiile necesare.

Etapa de reflecție și reflecție

Elevii revin la perechi și fac un tabel cu caracteristicile amidonului și celulozei (tabel) În fiecare pereche, un elev completează o coloană despre amidon, iar celălalt despre celuloză, după care schimbă rezultatele.

Masa

Caracteristicile amidonului și celulozei

Teme pentru acasă. Completați tabelul cu rândurile „Obținere” și „Cerere”, folosind § 24 din manual și cărți de referință; rezolva problema nr. 1, p. 210.

Literatură

Gabrielyan O.S., Maskaev F.N., Ponomarev S.Yu., Terenin V.I. Chimie. Clasa 10. Manual pentru instituțiile de învățământ general. M.: Butarda, 2004, p. 206–210; Bessudnova N.V., Evdokimova T.A., Klochkova V.A.. Dezvoltarea gândirii critice a elevilor la lecțiile de biologie. Biologie la școală, 2008, nr. 3, p. 24–30.

A.S.GORDEEV,
profesor de chimie și ecologie
gimnaziul nr 20
(Donskoy, regiunea Tula)

* Un concept introdus de L.S Vygotsky, care denotă discrepanța dintre nivelul de dezvoltare existent al unui copil și potențialul pe care acesta este capabil să-l atingă sub îndrumarea unui profesor și în colaborare cu colegii.